انواع سیستم های اسپرینکلر

انواع سیستم های اسپرینکلر

سیستم های اسپرینکلر به چهار نوع متفاوت تقسیم می شوند:

سیستم های لوله تر، لوله خشک ، پیش عملگر و سیلابی .

در سیستم لوله تر ((Wet Pipe Sprinkler System، اسپرینکلرها به شبکه لوله کشی محتوی آب متصل هستند و به محض فعال شدن اسپرینکلر ، آب فورا تخلیه می شود .

در سیستم لوله خشک (Dry Pipe Sprinler System) اسپرینکلرها به شبکه لوله کشی محتوی هوای تحت فشار متصل هستند و به محض فعال شدن اسپرینکلر، هول تخلیه شده و کاهش فشار هوا ،منجر به باز شدن شیر سیستم و ورود آب به شبکه لوله کشی می شود.

در سیستم پیش عملگر (Preaction Sprinkler System)، اسپرینکلرها به شبکه لوله کشی محتوی هوای تحت فشار یا بدون فشار متصل هستند،/ فرمان باز شدن سیستم به کمک سیستم اعلام حریق نصب شده در محل صادر می گردد.

در سیستم سیلابی (Deluge Sprinkler System) اسپرینکلرهای باز به شبکه لوله کشی متصل هستند و فرمان باز شدن شیر سیستم، از طریق سستم اعلام حریق صادر می شود.

بسیاری از تجهیزات مورد نیاز سیستم های فوق مانند شیرهای کنترل ،لوله،منبع آب،شیرهای تخلیه و آزمایش ، مشترکند.برخی سیستم ها ممکن است از شبکه هیدرانتها تغذیه شوند و برخی دیگر از منابع و پمپ های اختصاصی سیستم اسپرینکلر استفاده کنند. در بعضی از سیستم ها ، برای بالاتر بودن ضریب ایمنی و یا کافی نبودن  فشار و دبی یک منبع ، ممکن است از چند منبع استفاده شود.

سیستم های اسپرینکلر لوله تر (Wet Pipe Sprinkler System) :

سیستم های اسپرینکلر لوله تر، ساده ترین ، رایج ترین ، مطمئن ترین ،اقتصادی ترین سیستم در مقایسه با دیگر سیستم های اسپرینکلر هستند و علاوه بر امتیازات مذکور ،هزینه تعمیرات و نگهداری این سیستم نیز بسیار پایین تر از سایر سیستم ها می باشد.بعلت پر بودن لوله ها از آب ، به محض باز شدن اسپرینکلر،آب تخلیه شده و زمان  عکس العمل سیستم کاهش می یابد، بدلیل کمتر بودن تجهیزات در این سیستم، احتمال خرابی نیز کمتر شده و سیستم قابل اطمینان تر خواهد بود،به طور کلی اگر دمای محیط در سردترین شرایط از 40 ° F  باشد، از سیستم های ضد یخ استفاده می شود. سیستم های اسپرینکلر ضد یخ (Antifreeze Sprinkler Systems) سیستم های هستند که از محلولهلی ضد یخ در سیستم استفاده می شود، هنگام فعال شدن و باز شدن اسپرینکلر ، ابتدا محلول ضد یخ و سپس آب از آن تخلیه می شود . محلولهای ضد یخ باید دمای انجماد پایین تر از دمای محیط در سردترین شرایط را داشته باشند و باید سنگینی مخصوص آنها بررسی شود. ضمنا انتخاب این محلولها باید به گونه ای انجام شود که با قوانین سازمان های بهداشت مغایرت نداشته باشد.

به طور کلی در سیستم های تر از "رایزر تفنگی" (Shotgun Riser) ویا "رایزر یک طرفه هشدار دهنده" (Alarm Check Riser) استفاده می شود. که از تجهیزاتی مانند شیر یک طرفه (Check Valve) ، درجه های فشار (Pressure gauge) ، آژیر و کلیدهای تشخیص دهنده جریان تشکیل شده اند. در شکل 2-8 نمونه ای از رایزر تفنگی و در شکل 3-8 رایزر یک طرفه هشدار دهنده در دو حالت نرمال و فعال شدن نمایش داده شده است.

مراحل فعال شدن سیستم اسپرینکلر تر ، به ترتیب زیر است :

1.  سیستم پر از آب می شود در حالیکه اسپرینکلر ها بسته اند.
2. حریق اتفاق می افتد.
3. حرارت آتش باعث افزایش دمای هوای نزدیک سقف می شود.
4. اسپرینکلر های واقع در محدوده حر یق ، غعال می شوند.
5. آب از اسپرینکلرهای باز شده به سرعت تخلیه می شود.
6. آژیرهای نصب شده روی سیستم ، پس از حرکت آب ، بصدا در می آیند.

 

سیستم های اسپرینکلر لوله خشک (Dry Pipe Sprinkler System):

هنگامی که در دمای هوای کمتر از 40 ° F و یا در شرایطی که نتوان دمای محیط را بیش از آن دما نگه داشت (مانند سردخانه ها)، سیستم های اسپرینکلر خشک بکار گرفته می شوند. درون لوله ها از نیتروژن یا هوای فشرده استفاده شده و آب در محیط گرم (بیش از 40 ° F) قرار می شود.با توجه به تاخیر زمانی تخلیه آب ، " مساحت طراحی" (مساحتی که اسپرینکلرهای فعال شده فرضی در هنگام حریق در آن واقعند) را 30% افزایش می دهیم.ضمنا استفاده از روش لوله کشی شبکه ای یا Gridded در سیستم های خشک مجاز نمی باشد.

باتوجه به تاخیر زمانی سیستم لوله خشک (از لحظه فعال شدن اسپرینکلر تا باز شدند شیر سیستم و حرکت آب در لوله و تخلیه از اسپرینکلر باز شده)،سایز این سیستم با محدودیتهایی مواجه است .در حالت کلی زمان تخلیه آب از انشعاب بازرسی باید کمت از مقدار مشخصی باشد،مگر در دو وضعیت زیر که NFPA  استثنایی را قائل است:

1. اگر حجم لوله های سیستم کمتر از قائل است:
2. اگر حجم لوله ها کمتر از 750 گالن بوده و تجهیزات سریع باز شونده (Quick Opening Device)  روی سیستم نصب شده باشد.

تجهیزات سریع بازشونده در دو نوع تخلیه کننده (Exhauster) و شتاب دهنده (Accelerator) ساخته شده و کمک می کنند تا شیر سیستم خشک سریعتر عمل کرده و آب زودتر به شبکه لوله کشی وارد شود.

زمکان تخلیه از هریک از روشهای زیر قابل تعیین است:

• زمان تخلیه آب از انشعاب بازرسی سیستم خشک (Trip Test Connection)  که کجاورت دورترین اسپرینکلر و در بالاترین طبقه نصب شده است کمتر از 60 ثانیه باشد.
• استفاده از نرم افزارهای معتبر در خصوص پیش بینی زمان تخلیه (60 ثانیه از یک خروجی یا مطابق با زمان مشخص شده در جدول 1-8)
• زمان تخلیه آب از منیفولد مطابق با جدول

بیشترین زمان مجاز تخلیه بر حسب ثانیه	تعداد دورترین اسپرینکلرهایی که در لحظات اولیه حریق فعال می شوند	کلاس خطر
60	1	کم
50	2	متوسط
45	4	زیاد
40	4	انبار توده بلند

مراحل فعال شدن سیستم اسپرینکلر خشک ، به ترتیب اولویت زیر است:

• شیر سیستم خشک توسط فشار هوای درون لوله، در وضعیت بسته قرار می گیرد.
• حرارت ناشی از حریق، اسپرینکلرهای اطاف آتش را فعال می کند.
• هوا از اسپرینکلر باز شده خارج و فشار هوای درون سیستم کاهش می  یابد.
• شیر سیستم باز می شود.
• آب به درون لوله ها وارد می شود.

آب از اسپرینکلرهای باز شده بر روی آتش تخلیه می گردد.

نسبت بین فشار هوا به فشار آب که بوسیله کارخانه سازنده شیها تعیین می شود، کمک می کند تا شیرها در حالت نرمال، بسته بمانند .با دانستن این نسبت و بیشترین مقدار فشار آب می توانیم فشار هوای مورد نیاز برای بسته نگه داشتن شیر را تعیین کنیم.برای اطمینان از محاسبات و با در نظر گرفتن ضریب ایمنی، فشار هوای محاسبه شده را 20 Psi  بیشتر در نظر خواهیم گرفت تا افزایش ناگهانی فشار آب،باعث باز شدن شیر نشود.

بعنوان مثال اگر نسبت فشار هوا به آب 5:1 و فشار استاتیکی منبع آب 105 Psi  باشد، فشار هوا به ترتیب زیر بدست می آید:

105 / 5 = 21 Psi

21 20 = 41 Psi   فشار هوای مورد نیاز با در نظر گرفتن 20 Psi  ضریب ایمنی

افزایش فشار هوا در سیستم فوق به بیش از 41 Psi ،به افزایش زمان فعال شدن شیر منجر می شود چرا که زمان بیشتری برای تخلیه هوا و کاهش فشار لازم است.

اغلب در سیستم های خشک، از اسپرینکلرهای بالا زدن استفاده می شود تا از رسوب گرفتن اسپرینکلریا یخ زدن آبی که پس از تست و تخلیه در لوله منتهی به اسپرینکلر باقی میماند ،جلوگیری شود.در صورت استفاده از اسپرینکلرهای پایین زن باید اسپرینکلر روی"خم برگشت" (Return Bend) نصب شود.

                                             

سیستم های پیش عملگر (preaction Sprinkler Systems) :

درون لوله های این سیستم یا نیتروژن استفاده می شود که ممکن است نحت فشار یا بدون فشار باشند.جریان آب توسط شیر کنترل اتوماتیک متصل به سیستم اعلام حریق متوقف می شود.تجهیزات آشکار کننده حریق (Detector) ، در تمامی محلهایی که اسپرینکلر وجود دارد نصب می شوند.در هنگام حریق، سیستم اعلام با ارسال سیگنال باعث باز شدن شیر کنترل و ورود آب به سیستم می شود.

ارسال سیگنال مستقیما از دتکتور به شیر کنترل نمی گیرد و تجهیزات سیستم اعلام حریق از طریق دستگاه کنترل مرکزی  (Control Panel) به شیر کنترل سیستم فرمان می دهند.از انواع دتکتورها و شستی های اعلام حریق می توان در این سیستم استفاده نمود .

به طور کلی سیستم های پیش عملگر به سه روش اجرا می شوند:

1. همبندی تکی (Single Interlock) : فرمان باز شدن شیر اتوماتیک از طریق سیستم اعلام حریق  صادر می شود، محدودیت سایز این روش 1000 اسپرینکلر در هر سیستم است.پس از باز شدن شیر اتوماتیک ،سیستم همانند سیستم تر عمل می کند.
2. همبندی دوتایی (Double Interlock) : فرمان باز شدن شیر اتوماتیک از طریق سیستم اعلام حریق و باز شدن اسپرینکلر صادر می شود.محدودیت سایز این نوع سیستم همانند سیستم لوله خشک تعیین شده و روش لوله کشی شبکه ای (Gridded) نیز مجاور نمی باشد.بدلیل تاخیر در تخلیه آب ،"مساحت طراخی" 30%  افزایش می یابد .فشار هوای درون لوله ها 7 psi   بوده و کاهش این فشار نشاگر وجود نشتی یا باز شدن اسپرینکلر خواهد بود.

بدون همبندی (Non-Interlock) :  فرمان باز شدن شیر اتوماتیک از طریق سیستم اعلام حریق یا باز شدن اسپرینکلر صادر می شود، بیشترین تعداد اسپرینکلر قابل نصب در هر سیستم  1000 عدد می باشد، از این سیستم بعنوان "سیستم بدون خطا" یاد می شود چرا که حتی در اثر از کار افتادن سیستم اعلام حریق ، به محض باز شدن اسپرینکلر ، آب تخلیه می شود.فشار هوای درون لوله ها، 7 Psi می باشد.

در سیستم های پیش عملگر نیز همانند سیستم های خشک، اغلب از اسپرینکلرهای بالا زن استفاده می شود تا از رسوب گرفتن اسپرینکلر یا یخ زدن آبی که پس از تست و تخلیه در لوله منتهی به اسپرینکلر باقی میماند، جلوگیری شود، در صورت استفاده از اسپرینکلرهای پایین زن ، باید اسپرینکلر روی "خم برگشت" (Return Bend)  نصب شوند.

سیستم های اسپرینکلر سیلابی (Deluge Sprinkler System) :

تمامی اسپرینکلرهای نصب شده در این سیستم، از نوع " اسپرینکلر باز"  بوده و آب در پشت شیر کنترل اتوماتیک نگه داشته می شود.سیستم تشخیص حریق الکتریکی (Electrical) یا فشاری (Pneumatic)  به شیر سیستم متصل بوده و تجهیزات آشکار کننده آتش (Detector) در تمامی محلهایی که اسپرینکلر وجود دارد نصب می شوند. در هنگام حریق، سیستم اعلام با ارسال سیگنال باعث باز شدن شیر کنترل ، ورود آب به سیستم و تخلیه از تمامی اسپرینکلرها می شود. در سیستم های سیلابی حجم قابل توجهی از آب در مدت زمان کوتاهی تخلیه می شود.

بدلیل جلوگیری از تخلیه تصادفی آب و کاهش خسارتهای احتمالی ، سیستم اعلام حریق بگونه ای طراحی می شود که با تشخیص حداقل دو دتکتور ، فرمان باز شدن شیر صادر گردد و تشخیص حریق توسط یک دتکتور منجر به باز شدن شیر نمی شود.

---

منبع: کتاب طراحی و محاسبات سیستم های اطفاء حریق اسپرینکلر

نویسنده: حسام طاوسی